مطالعه آزمايشگاهي مدول الاستيسيته ستون‌هاي كوتاه فولادي محصورشده در بتن مسلح حاوي الياف فولادي

Experimental Study on Elastic Modulus of Steel Stub Columns Encased in RC Containing Steel Fibers

امروزه استفاده از ستون هاي مركب بتن و فولاد به‌ سرعت در حال گسترش مي باشد. از اين رو اهميت مطالعه بر روي اين نوع ستون ها، عوامل مؤثر بر آن ها و ارائه راهكارهايي به منظور ارتقاء عمكرد اين ستون ها، بسيار مهم تلقي مي شود. مدول الاستيسيته يك عامل كليدي براي تخمين تغيير شكل ساختمان ها و اعضاي سازه اي است. شناخت مدول الاستيسيته ستون‌هاي فولادي تقويت ‌شده بتني حاوي الياف فولادي و علي الخصوص تغييرات رفتاري آن ها در طي اعمال بار محوري از موضوعات مهم و قابل بررسي مي باشد. اين مقاله سعي دارد مدول الاستيسيته چهارگانه ستون‌هاي فولادي تقويت ‌شده بتني حاوي الياف فولادي را مورد ارزيابي قرار دهد. براي نيل به اين هدف، تعداد 36 نمونه ساخته شد و انواع مختلف مدول الاستيسيته شامل مدول الاستيسيته اوليه، مدول الاستيسيته سكانتي، مدول الاستيسيته نقطه تسليم و مدول الاستيسيته نقطه اوج مورد بررسي قرار گرفتند. متغيرهاي تحقيق شامل نوع شكل نيمرخ فولادي (اعم از H شكل و C شكل)، كسر حجمي الياف فولادي (0%، 0/75% و 1/25%) و فاصله خاموت ها (40، 65 و 130 ميلي‌متر) مي باشد. نتايج نشان داد كه مدول الاستيسيته ستون هاي فولادي محاط شده در بتن از شكل فولاد داخل آن تاثير مي پذيرد. بدين صورت كه مدول الاستيسيته ستون‌ها با مقطع H شكل بيشتر از ستون‌ها با مقطع C شكل بود كه علت آن محصورشدگي بيشتر در اين نوع مقاطع مي‌باشد. همچنين، افزايش درصد الياف فولادي در بتن اين نوع ستون‌ها مي‌تواند علاوه بر افزايش شكل‌پذيري، مدول الاستيسيته ستون را به طور متوسط تا 6 درصد افزايش دهد. علاوه بر اين، فاصله خاموت ها تاثير بسيار چشم گيري بر روي مدول الاستيسيته اين نوع ستون‌ها دارد به طوري كه با افزايش فاصله خاموت ها مدول الاستيسيته ستون‌ها به ‌شدت كاهش (در حدود 35 درصد) مي يابد.

Today the use of concrete and steel columns is expanding rapidly. Therefore, the importance of studying these types of columns and providing solutions to improve the performance of these columns, is considered very important. Elastic modulus is a key parameter employed to estimate the deformation of structures and structural members and is typically expressed in terms of the compressive strength. Understanding the modulus of elasticity of reinforced concrete steel columns (SRCs) containing steel fibers and especially their behavioral changes during axial load application is an important issue. This paper tries to evaluate four moduli of elasticity of reinforced concrete columns containing steel fibers (SRFC). To achieve this goal, 36 SRFC specimens were constructed and various types of modulus of elasticity including the initial modulus, the sequential modulus, the yield point modulus, and the peak point modulus were examined. The research variables include the shape of steel section (H-shaped and C-shaped volume ratio of steel fibers (0, 0.75, and 1.25%), and stirrup spacing (40, 65, and 130 mm). The results showed that the modulus of elasticity of the SRFC columns was affected by the shape. Thus, the modulus of elasticity of columns with H-shaped cross-section was higher than columns with C-shaped cross-section due to more confinement in this type of cross-section. Also, increasing the percentage of steel fibers in the concrete of these types of columns can, in addition to increasing the ductility, increase the modulus of elasticity of the column by an average of up to 6%. In addition, the distance of the arches has a very significant effect on the modulus of elasticity of this type of columns, so that with increasing the distance of the arches, the modulus of elasticity of the columns decreases (about 35%) sharply.